(57)【要約】【課題】  点状光源からの熱をより効率的に放熱することを可能とし、面状照明装置の更なる高輝度化、輝度の均一化を図りつつ、薄型化を促進する。【解決手段】  点状光源３から発生した熱が、点状光源３の電極端子３ａ、ＦＰＣ１０の表側面１０Ｆのランド部１２、導体パターン１４のスルーホール１６及び高熱伝導樹脂１８を介して、金属製の放熱板５ａへと伝えられる放熱経路が構成されている。ＦＰＣ１０の導体パターン１４から金属製の放熱板５ａへと効率的に放熱されるための放熱経路が広がり、直接的な放熱面積も十分確保されることとなる。特に、大電流タイプのＬＥＤを点状光源３に用いる場合であっても、十分な放熱効果を得ることが可能となる。又、ＦＰＣ１０の配線パターンの自由度、外形の自由度については、従来のＦＰＣと何ら変ることがないため、面状照明装置の薄型化の要請に、十分応えることが可能となる。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、該導光板の側端面に配置される点状光源と、該点状光源が表側面に実装されるプリント基板とを有する面状照明装置において、
前記プリント基板の、前記点状光源が実装されるランド部に連続する導体パターンに、スルーホールが形成され、
前記プリント基板の裏側面の、少なくとも前記スルーホールが形成されている領域が、高熱伝導樹脂を介して放熱板に接合されていることを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
前記プリント基板の裏側面の、少なくとも前記スルーホールが形成されている領域には、前記スルーホールに施されたメッキ膜と連続する導体パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記高熱伝導樹脂は、少なくとも前記プリント基板の裏側面と前記放熱板との間に施工される際に流動性を有し、前記スルーホール内に充填されていることを特徴とする請求項１又は２記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記プリント基板の、少なくとも前記スルーホールが形成されている領域の導体パターンは、前記ランド部の幅以上の幅に形成されていることを特徴とする１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられる面状照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等に用いられる液晶表示装置用の補助光源には、導光板の側端面に一次光源を配置したサイドライト方式の面状照明装置が主として使用されている（以下、一次光源が配置された側端面を入光面ともいう）。サイドライト方式の面状照明装置の一次光源として、従来は冷陰極ランプが使用されていたが、現在では、冷陰極ランプと比較して取扱い性に優れ、小型化が容易であり、対衝撃性に優れた白色ＬＥＤ等の点状光源が多用されている。このような点状光源を用いた面状照明装置の適用分野は拡大する傾向にあり、携帯電話等に搭載される小型の液晶表示装置に限らず、例えば、比較的表示サイズが大きい車載ナビゲータに用いられる液晶表示装置の補助光源としての適用も検討されるようになってきている。
【０００３】
このような照明エリアの拡大に対応するためには、点状光源に供給する電流を増大し、それによって、点状光源１個当たりの出射光量を増大することが望ましい。しかしながら、点状光源に供給する電流が増大すると、発光に伴って発生する熱量も増大し、その発熱による温度上昇のため点状光源の発光効率が低下するという問題が生じる。
【０００４】
このため、点状光源から発生した熱を有効に外部に逃がす方法が種々検討されており、例えば、図５に示した面状照明装置１のように、導光板２と、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣともいう）４に実装された点状光源３と、それらを一体に保持するフレーム５とを有する面状照明装置において、フレーム５を構成する材料にアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料を用いることが提案されている。又、より効率的に熱を外部に逃がす手段として、ＦＰＣ４及びその背面の金属製の放熱板５ａに貫通孔を形成し、その貫通孔に熱伝導性の高い接着性充填剤を充填する構成を備えた点状光源の放熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この放熱装置では、点状光源の発熱中心となる発光部に最も近いパッケージ面である底面と金属材料からなる光源支持フレームとを、ＦＰＣよりも熱伝導性の高い接着性充填剤で接続することによって、放熱特性の改善が図られている。
【特許文献１】特開２００２−１６２６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の放熱構造によると、点状光源の熱は主としてＦＰＣの導体に伝達され、導体から更にＦＰＣのカバーフィルムを介して放熱されるため、ＦＰＣの導体から効率的に放熱されるための放熱経路は十分ではなく、直接的な放熱面積も不足していた。特に、大電流タイプのＬＥＤを点状光源に用いる場合には、ＬＥＤのパッケージからの放熱量も増大するため、かかる問題はより顕著となる。
一方、アルミニウム若しくは銅等、熱伝導率の高い材料で構成された回路基板を用いることによって放熱特性を改善することも可能であるが、この手法では、配線パターンの制約、外形の制約が多く、面状照明装置の薄型化には不具合が多いといった問題がある。また、特許文献１が開示する放熱装置の場合には、放熱性には優れているものの、プレス機を用いてフィルム基板と光源支持フレームとに貫通孔を形成する工程、その貫通孔にスキージにより接着性充填剤を充填する工程、およびその接着性充填剤を乾燥させ固化させる工程を必要とすることから、新規設備の調達及び製作工程の増加に伴うコストの上昇が懸念されている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、点状光源を用いた面状照明装置の、点状光源からの熱をより効率的に放熱することを可能とし、面状照明装置の更なる高輝度化、輝度の均一化を図りつつ、薄型化を促進することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための、本発明に係る面状照明装置は、導光板と、該導光板の側端面に配置される点状光源と、該点状光源が表側面に実装されるプリント基板とを有する面状照明装置において、前記プリント基板の、前記点状光源が実装されるランド部に連続する導体パターンに、スルーホールが形成され、前記プリント基板の裏側面の、少なくとも前記スルーホールが形成されている領域が、高熱伝導樹脂を介して放熱板に接合されていることを特徴とするものである。
本発明によると、点状光源から発生した熱が、点状光源の電極端子、プリント基板の表側面のランド部、導体パターンのスルーホール及び高熱伝導樹脂を介して、放熱板へと伝えられる放熱経路が構成される。
【０００８】
又、本発明において、前記プリント基板の裏側面の、少なくとも前記スルーホールが形成されている領域には、前記スルーホールに施されたメッキ膜と連続する導体パターンが形成されていることが望ましい。
この構成によれば、点状光源から発生した熱が、点状光源の電極端子、プリント基板の表側面のランド部、導体パターンのスルーホールのメッキ膜、プリント基板の裏側面の導体パターン及び高熱伝導樹脂を介して、放熱板へと伝えられる放熱経路が構成される。
【０００９】
又、本発明において、前記高熱伝導樹脂は、少なくとも前記プリント基板の裏側面と前記放熱板との間に施工される際に流動性を有し、前記スルーホール内に充填されていることが望ましい。
この構成によれば、点状光源から発生した熱が、点状光源の電極端子、プリント基板の表側面のランド部、導体パターンのスルーホール内のメッキ膜及び高熱伝導樹脂並びにプリント基板の裏側面と放熱板との間に施工される高熱伝導樹脂を介して、放熱板へと伝えられる放熱経路が構成される。
【００１０】
又、本発明において、前記プリント基板の、少なくとも前記スルーホールが形成されている領域の導体パターンは、前記ランド部の幅以上の幅に形成されていることが望ましい。
本発明によれば、少なくともスルーホールが形成されている領域の導体パターンが、ランド部の幅以上の幅に形成されていることによって、導体パターンに求められる必要な断面積を確保しつつ、放熱に供するスルーホールを可能な限り多く設置することが可能となる。なお、導体パターンは、ランド部の幅以上の幅が確保されていれば良く、したがって、ランド部の幅にほぼ一致する一定幅であっても良く、ランド部の幅以上の一定幅へと拡幅されていても良い。又、ランド部の幅以上の幅が確保されていれば、その幅は一定でなくても良く、必要に応じ拡縮するものであっても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明はこのように構成したので、点状光源を用いた面状照明装置の点状光源からの熱をより効率的に放熱することが可能となり、その結果として、面状照明装置の更なる高輝度化、輝度の均一化を図りつつ、薄型化を促進することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図１には、本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、点状光源３として大電流タイプのＬＥＤが面実装されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１０を断面で示している。ＦＰＣ１０は、図５に示されるＦＰＣ４と外形、厚み等基本構成を同じくするものである。具体的には、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、表側面１０Ｆに点状光源３の電極端子３ａが実装される、ランド部１２に連続する導体パターン１４が形成されている。この導体パターン１４は、ランド部１２の幅Ｗと同一の一定幅に形成されている。なお、点状光源３の実装時に、ＦＰＣの面内２軸方向のセルフアライメントを効果的に行うためには、導体パターンの幅をランド部の幅よりも狭くする必要があるが、後述する理由により、導体パターンの幅をランド部１２の幅Ｗとほぼ同一の一定幅に形成することができる。図３（ａ）に符号１４ａで示される部分は、外部接続用のランド部である。そして、ランド部１２に連続する導体パターン１４には、スルーホール１６が形成されている。スルーホール１６の壁面には、メッキ膜１６ａが形成されている。スルーホール１６の断面形状は、加工性を考慮すれば円形が適しているが、必ずしもそれに限定されるものではない。なお、スルーホール１６及びメッキ膜１６ａの形成には、両面タイプのＦＰＣを製作する工程をそのまま流用あるいは兼用することができる。
【００１３】
そして、ＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒの、少なくともスルーホール１６が形成されている領域Ａが、図１に示されるように、高熱伝導樹脂１８を介して金属製の放熱板５ａに接合されている。高熱伝導樹脂１８は、電気的絶縁性を有するものであり、例えば、シリコーン系の樹脂材料、あるいは、アルミナ、窒化アルミ、炭化珪素等の非導電性の熱伝導性フィラーが添加された高熱伝導性樹脂材料を使用することができる。
又、ＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒの、少なくともスルーホール１６が形成されている領域Ａには、スルーホール１６に施されたメッキ膜１６ａと連続する導体パターン２０が形成されている。なお、導体パターン１４、２０共に、ポリイミド等からなる可撓性のベースフィルム２２の表面に形成され、更に、導体パターン１４、２０を覆うように、ポリイミド等可撓性のカバーフィルム２４で覆われている。
【００１４】
図１の例では、高熱伝導樹脂１８はテープ状に成形されたものである。テープ状の高熱伝導性樹脂１８は、ＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒと放熱板５ａとの間に施工される際には固形の様相を呈していることから、作業性に優れている。しかしながら、テープ状の高熱伝導樹脂１８に代えて、少なくともＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒと放熱板５ａとの間に施工される際に流動性を有する高熱伝導性樹脂２６を用いることにより、図２に示されるように、スルーホール１６内の一部又は全部に、熱伝導性樹脂を充填させることが可能である。流動性を有する高熱伝導性樹脂２６としては、例えば、シリコーンコンパウンド等の、相当の流動性を有しかつ乾燥・固化工程が不要なタイプの樹脂材料や、接着剤、ゲル状樹脂等が挙げられる。この場合、スルーホール１６の表面はカバーフィルム２４に覆われていることから、ＦＰＣ１０の表側面１０Ｆに高熱伝導性樹脂２６がはみ出すことがなく、また高熱伝導性樹脂２６はベースフィルム２２とカバーフィルム２４とにより挟まれ密閉された状態になることから、高熱伝導性樹脂１８を敢えて乾燥させ固化させる必要がない、といった利点がある。
【００１５】
図４には、図３（ａ）に示されたＦＰＣ１０の表側面１０Ｆに、点状光源３が実装された状態が示されている。
なお、詳しい説明は省略するが、本発明の実施の形態に係る面状照明装置は、導光板と、導光板の側端面に配置される点状光源と、点状光源が表側面に実装されるフレキシブルプリント基板とを有するという基本構成を、従来の面状照明装置（図５参照）と同じくするものである。
【００１６】
上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。まず、点状光源３から発生した熱が、点状光源３の電極端子３ａ、ＦＰＣ１０の表側面１０Ｆのランド部１２、導体パターン１４のスルーホール１６及び高熱伝導樹脂１８、２６を介して、金属製の放熱板５ａへと伝えられる放熱経路が構成されている。したがって、ＦＰＣ１０の導体パターン１４から金属製の放熱板５ａへと効率的に放熱されるための放熱経路が広がり、直接的な放熱面積も十分確保されることとなる。特に、大電流タイプのＬＥＤを点状光源３に用いる場合であっても、十分な放熱効果を得ることが可能となる。又、ＦＰＣ１０の配線パターンの自由度、外形の自由度については、従来のＦＰＣと何ら変ることがないため、面状照明装置の薄型化の要請に、十分応えることが可能となる。
【００１７】
又、ＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒの、少なくともスルーホール１６が形成されている領域Ａには、スルーホール１６に施されたメッキ膜１６ａと連続する導体パターン２０が形成されていることから、点状光源３から発生した熱が、点状光源の電極端子３ａ、ＦＰＣ１０の表側面１０Ｆのランド部１２、導体パターン１４のスルーホール１６のメッキ膜１６ａ、ＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒの導体パターン２０及び高熱伝導樹脂１８、２６を介して、金属製の放熱板５ａへと伝えられる放熱経路が構成される。したがって、ＦＰＣ１０の導体パターン１４から金属製の放熱板５ａへと効率的に放熱されるための放熱経路が広がり、上記の作用効果を効率的に得ることが可能となる。
なお、ＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒの導体パターン２０は、放熱性を高めることを主目的とするものであることから、スルーホール１６が形成されている領域Ａにのみ設けられていれば十分であるが、必要に応じ、表側面１０Ｆの導体パターン１４と同様に延長させることとしても良い。
【００１８】
又、高熱伝導樹脂２６が、少なくともＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒと放熱板５ａとの間に施工される際に流動性を有し、スルーホール１６内に充填されていることとすれば、点状光源３から発生した熱が、点状光源３の電極端子３ａ、ＦＰＣ１０の表側面１０Ｆのランド部１２、導体パターン１４のスルーホール１６内のメッキ膜１６ａ及び高熱伝導樹脂２６並びにＦＰＣ１０の裏側面１０Ｒと放熱板５ａとの間に施工された高熱伝導樹脂２６を介して、金属製の放熱板５ａへと伝えられる放熱経路が構成される。したがって、ＦＰＣ１０の導体パターン１４から金属製の放熱板５ａへと効率的に放熱されるための放熱経路がより一層広がり、上記の作用効果を更に大きく得ることが可能となる。
【００１９】
しかも、ＦＰＣ１０の、少なくともスルーホール１６が形成されている領域Ａの導体パターン１４、２０が、ランド部１２の幅Ｗ以上の幅に形成されていることによって、導体パターン１４、２０に求められる必要な断面積を確保しつつ、放熱に供するスルーホール１６を可能な限り多く設置することが可能となる。具体的には、導体パターン１４、２０の幅Ｗが比較的広いことから、導体パターンの熱抵抗が小さく、点状光源３から発生した熱がランド部１２を介して導体パターン１４側に伝わりやすくなる。又、導体パターン１４、２０の幅Ｗが比較的広いことから、スルーホール１６の設置場所を広く確保することが可能となり、スルーホール１６を可能な限り多く設置することが可能となる。
なお、導体パターン１４、２０は、ランド部１２の幅Ｗ以上の幅が確保されていれば良く、したがって、ランド部１４の幅Ｗにほぼ一致する一定幅からランド部の幅Ｗ以上の一定幅へと拡幅されていても良い。又、ランド部１２の幅Ｗ以上の幅が確保されていれば、その幅は一定でなくても良く、必要に応じ拡縮するものであっても良く、スルーホール１６が形成されている領域Ａ以外の幅を狭めたものであっても良い。
【００２０】
更に、以下のような理由から、ＦＰＣ１０のランド部１２の幅Ｗを、点状光源３の電極端子３ａの幅にほぼ一致する幅とすることが望ましい。すなわち、ランド部１２は、カバーフィルム２４が除去されて導体が露出した構造を有しているが、ランド部１２の幅Ｗが電極端子３ａの幅にほぼ一致し、なおかつ、ランド部１２に連続する導体パターン１４がランド部１２の幅Ｗとほぼ同じ幅（若しくはそれ以上の幅）を有することによって、導体パターン１４の機械的強度が大幅に向上し、面状照明装置の組立時や装置への組み込み後に、ＦＰＣ１０に対して何らかの衝撃力が加わったとしても、ランド部１２に断線が生じることはない。
【００２１】
しかも、ＦＰＣ１０上に点状光源３をリフロー工程により実装する際に、点状光源３は、セルフアライメント効果を受けて、ＦＰＣ１０上の所定の位置へと高精度に位置決めがなされることとなる。
なお、ランド部１２に連続する導体パターン１４がランド部１２の幅Ｗとほぼ同じ幅（若しくはそれ以上の幅）を有する場合には、導体パターン１４の延長方向（図３の例では、ランド部１２から外部接続用のランド部１４ａへと向う方向）についてのセルフアライメント効果が弱まることが懸念される。しかしながら、点状光源３の位置が導体パターン１４の延長方向へと仮にずれたとしても、導光板２の入光面２ａ（図５）に、導光板の厚み方向に延びる同一形状の複数のプリズムを導体パターン１４の延長方向に並べた、拡散手段を成した場合には、点状光源３から導光板２への光の入光率がほとんど変化しない。したがって、導体パターン１４の延長方向についてのセルフアライメント効果が弱まったとしても、面状照明装置としての特性に影響を及ぼすことはない。
【００２２】
なお、ＦＰＣ１０に実装される点状光源３は、図５に示す例のごとく、その出光面が、点状光源３の電極端子３ａが設けられた面とは反対側の面である場合（すなわち、図５のＦＰＣ４が本発明の実施の形態に係るＦＰＣ１０にそっくり入れ替わる場合）のみならず、点状光源３の電極端子３ａが設けられた面と直交する面が出光面である場合にも、適用可能であることは理解されるであろう。
また、本発明の実施の形態では、ＦＰＣ１０に点状光源３から金属製の放熱板５ａへの放熱経路を形成した場合を例示して説明したが、ＦＰＣ以外の他のプリント基板を用いた場合にも、この放熱経路を同様に適用可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、点状光源が面実装されたフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図２】図１に示されたフレキシブルプリント基板に、流動性を有する熱伝導性樹脂が用いられた場合の断面図である。
【図３】図１に示されたフレキシブルプリント基板の単体図であり、（ａ）は表側面図、（ｂ）は裏側面図である。
【図４】図３（ａ）に示されたフレキシブルプリント基板に、点状光源が面実装された状態を示す図である。
【図５】従来の面状照明装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１：面状照明装置、２：導光板、３：点状光源、５ａ：放熱板、１０：フレキシブルプリント基板、１０Ｆ：表側面、１０Ｒ：裏側面、１２：ランド部、１４：導体パターン、１６：スルーホール、１８：高熱伝導性樹脂、２０：導体パターン、２６：流動性を有する熱伝導性樹脂、Ａ：領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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